[发明专利]一种面向车辆用户的边缘网络内容缓存与预缓存方法

权利要求书

1.一种面向车辆用户的边缘网络内容缓存与预缓存方法，其特征在于，包括以下步骤：

101、将云服务器O中的所有内容放入集合I＝{i}，所有小区的边缘服务器放入集合J＝{j}，所有内容请求车辆放入集合K＝{k}，根据内容流行度P_i，对I中的内容进行边缘服务器初始缓存配置，得到缓存配置集合其中，每个内容均可切分成多个统一大小的内容块，表示内容i缓存于边缘服务器j的内容块集合；

102、小区j内的车辆k发起请求内容i，内容i的下载时延门限为根据车辆k的速度v_k和当前位置，计算车辆k与小区j的关联时间τ_j,k；

103、如果边缘服务器j中的缓存内容跳转至步骤104，否则，根据关联时间τ_j,k，计算需要从云服务器O预缓存至小区j+1的内容跳转至步骤109；

104、计算车辆k从小区j下载内容所需时间如果根据本地下载与云服务器O透传的组合下载模式，其中，本地下载表示车辆从当前小区边缘服务器下载请求内容，云服务器O透传表示车辆从云服务器O经小区基站下载请求内容，计算车辆k完整下载内容i所需时延跳转至步骤105，否则，车辆k在小区j内执行内容的下载，令j＝j+1，跳转至步骤102；

105、如果车辆k完整下载内容i所需时延大于时延门限跳转至步骤106，否则，跳转至步骤108；

106、根据关联时间τ_j,k与下载内容所需时间计算需要从云服务器O预缓存至小区j的内容如果跳转至步骤107，否则，跳转至步骤108；

107、令根据预缓存内容替换策略，更新小区j中的缓存内容

108、车辆k从小区j下载缓存内容计算车辆k与小区j的关联时间τ_j,k，如果τ_j,k＞0，跳转至步骤109，否则，令j＝j+1，跳转至步骤102；

109、根据关联时间τ_j,k，计算需要从云服务器O经小区j向车辆k透传的内容并执行的透传下载，如果跳转至步骤110，否则，令j＝j+1，跳转至步骤102；

110、结束；

所述步骤101中对I中内容进行初始缓存配置的方法具体包括：

1)将云服务器O中的所有内容放入集合I＝{i}中，并将其中任意内容i划分为大小为u的内容块，从而得到内容i的划分块数n_i；

2)根据内容{i}的流行度{P_i}的大小，对集合I中的所有内容进行降序排列；

3)根据流行度最大优先原则，分别将集合I中的内容缓存在小区{j}的边缘服务器中，并保证相邻小区的缓存数据不重复；

4)小区边缘服务器缓存容量r_j满足

所述步骤102中内容i的下载时延门限计算方法如公式(1)所示：

公式(1)中，f_i表示内容i的大小，R_e表示边缘服务器与车辆之间的传输速率，R_c表示云服务器与小区边缘服务器的传输速率，R_c＜R_e，t^p表示内容从云服务器传输至小区的传播时延；

所述步骤102和108中计算车辆k与小区j的关联时间τ_j,k的计算方法如公式(2)所示：

公式(2)中，v_k表示车辆k的速度，表示车辆k当前位置至离开小区的剩余距离，L表示小区直径；

所述步骤103中从云服务器预缓存至小区j+1的内容的计算方法如公式(3)所示：

公式(3)中u表示内容被划分的大小，单位为比特，其中，预缓存内容服从

所述步骤106中从云服务器传输至小区j的预缓存内容的计算方法如公式(6)表示：

公式(6)中，预缓存内容服从约束条件和

所述步骤107中的预缓存内容替换策略如下：

1)将中的内容按流行度大小升序排列，计算已缓存内容的超额缓存内容块其中，超额缓存内容块的计算方法如公式(7)所示：

公式(7)中，v^min表示车辆的最小速度；

2)如果且将超额缓存内容块替换为预缓存内容否则，优先替换超额缓存内容块，再依次替换流行度最小的内容块，直到预缓存内容完全写入小区j的边缘服务器；

所述步骤109中从云服务器O经小区j向车辆k透传剩余内容的计算方法如公式(8)所示：